Handhabung von Audiosignalen auf einem 5-V-ADC

Vor einigen Tagen habe ich ein gemultiplextes 3x8-LED-Raster basierend auf dem Arduino RGB Controller erstellt. In meinem Fall verwende ich nicht RGB, sondern Reihe1, Reihe2 und Reihe3. Ich habe zwar schon einige nette Animationen gemacht, bin aber mit dem Ergebnis nicht wirklich zufrieden. Die Matrix ist 1m x 2,8m groß, ich plane, sie über eine Art "Heimmusikstudio" zu hängen. Wie Sie wissen, ist die Visualisierung von Audiomaterial cool! Die statischen Animationen auf dieser LED-Matrix wären also nutzlos, wenn sie nicht dem Beat folgen würden. Ich muss einen Spektrumanalysator hinzufügen. Glücklicherweise sind alle analogen Ein- und Ausgänge kostenlos nutzbar. Ein weiterer Punkt, der dieses Raster perfekt für einen 8-Kanal-Spektrumanalysator macht, ist die Tatsache, dass ich PWM auf den 3 Zeilen verwenden darf. Das bedeutet, ich habe ein theoretisches Spektrumraster von 256*3 x 8. Natürlich ist die Kurve von 0-100% der Helligkeit der LED nicht linear, das kann mit einer einfachen Exponentialfunktion gelöst werden.

Lassen Sie mich Ihnen zunächst noch einmal sagen, dass ich kein Elektroniker bin und mein Bestes tue, um Dinge selbst zu verstehen, aber in diesem Fall bin ich nicht in der Lage, es richtig zu machen. Mein einziges Messsystem ist ein sehr langsam begrenztes Multimeter. Ich habe vor einigen Monaten auch ein Arduino kaputt gemacht, also verbinde ich nicht nur Sachen.

Kann das Arduino einen Spektrumanalysator mit nur einem Pin erstellen?

Ja! FHT

Und so fing ich an, darüber zu lesen

1. Ich muss das Audiosignal irgendwie auf 0-5V umwandeln
2. Ich muss die Daten auf dem ADC0 (linker Audiokanal) lesen und etwas rechnen und an die LEDs senden.

Ich hänge bei Punkt 1 fest.

Der maximale Kopfhörerausgang jedes Audiogeräts wird verschoben, daher brauche ich ein Potentiometer. Die Audiospannung beträgt niedrige Milliampere, aber meistens auch niedrigere Spannung.

Aus den verschiedenen Schaltungen habe ich die folgende ausgewählt. Bevor ich es mit dem Arduino verbunden habe, habe ich einen Summer verwendet, um zu testen, ob ich etwas herausbekomme. Ja, aber ich bekomme Ton, wenn ich GND mit Signal (Buchse in) invertiere, und ich bekomme auch Ton, wenn ich die Polarität des Kondensators C1 umkehre. Es gibt auch keine Art von Schutz in dieser Schaltung, ich stecke fest.

Anm.: Ich habe auch verschiedene andere Schaltungen getestet und immer die gleichen Ergebnisse erhalten, nur dass hier das Potentiometer keine Wirkung hat.

Ergebnis:

Bei einem einfachen analogen Lesen bekomme ich immer 0 (NULL).

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Als ich mehr über das Problem las, fand ich viele Beiträge, die Operationsverstärker verwenden. Da mein örtlicher Elektronikkomponentenladen nur eine begrenzte Anzahl von ICs hat, kaufe ich manchmal zufällige ICs, wenn sie mit Arduino und anderen Mikrocontrollern kompatibel sind. Und ich rette auch alte Sachen. Hier ist eine Liste von Komponenten, die ich verwenden könnte.

1. MC1458 DUAL Allzweck-Operationsverstärker
2. TDA2822M DUAL Niederspannungs-Leistungsverstärker
3. UA741CN Allzweck-Einfach-Operationsverstärker
4. AD7395 Dualer 12-/10-Bit-DAC mit seriellem Eingang

Da ich kein Oszilloskop und andere professionelle Geräte zum Messen des elektronischen Stroms habe, hoffe ich, dass Sie mir zeigen können, wie ich ein Audiosignal richtig an den ADC meines Mikrocontrollers anschließe .

Bedenken Sie, dass ich nichts weiß. Eine komplexe Erklärung ohne Schaltplan würde nicht helfen, das Problem für mich und wahrscheinlich viele andere Leute zu lösen.

Die Frage:

Wie schließe ich eine Standard-Kopfhörerbuchse (MP3-Player) / ein Audioausgangskabel RICHTIG an den Pin eines 0-5-V-Analog-Digital-Wandler-Mikrocontrollers an?

Hauptprobleme:

1. Mit den getesteten online verfügbaren Schaltungen bekomme ich keine Messwerte von Analog Pin 0. Analog Pin 0 funktioniert einwandfrei (nur getestetes Potentiometer).
2. Jetzt möchte ich nichts an die Pins des MC anschließen, ohne sicher zu sein, dass ich 0-5 V mit der richtigen Amperezahl ausgebe.

Extra:

1. Ich weiß nicht, warum ich immer 0 von Arduino lese, auch wenn ich den Summer hören kann?
2. Ich habe nie einen Operationsverstärker verwendet, also weiß ich nicht, was ein invertierender Eingang und ein nicht invertierender Eingang ist?
3. Was macht der C1-Kondensator und warum funktioniert er, wenn ich die Polarität umkehre? (Summer)
4. Umgekehrte Audiokabel-Pins erzeugen auch bei einem Summer den gleichen Ton, warum?
5. Ich teste auf einem Arduino-Mikro, aber die letzte Zeile würde auf einem Arduino-Mikro verwendet werden, nicht sicher, ob es relevant ist.

BEARBEITEN 1

Dies verwendet den gleichen Operationsverstärker, den ich habe

Lärm kann schrecklich sein!

https://bochovj.wordpress.com/2013/06/23/sound-analysis-in-arduino/ https://bochovj.files.wordpress.com/2013/06/circuitschematics.png

BEARBEITEN 2

Arduino Prescaler: bis 19kHz, nicht 17 was ich in den Kommentaren geschrieben habe.

http://apcmag.com/arduino-project-audio-spectrum-analyser.htm/

Aber indem wir den 128-Prescaler auf 32 herunterdrehen, erhöhen wir jetzt die Abtastrate um den gleichen Faktor auf bis zu 38,4 kHz. Nochmals dank Nyquist erhalten wir eine Audiobandbreite von 19,2 kHz, was nahe genug an der 20-kHz-Perfektion liegt.

BEARBEITEN 3

^{Simulieren Sie diese Schaltung}